一、濃度
在生產和科學實驗中,我們常常要用到溶液,因此要用到表示濃度的物理量。
濃度的表達方式有很多種,只要能反映出溶液的濃稀程度即可。
例如:質量分數、體積分數、溶解度、單位體積溶液裡所含溶質的質量、單位體積溶液裡所含溶質的物質的量等等等等。
溶液的表達方式有多種,單位也有多種,進行學習時務必要明確所使用濃度的含義。
二、一定質量分數、一定體積分數溶液的配製
1.配製100 g 10%的NaCl溶液
用託盤天平稱取10.0 g NaCl固體,放入燒杯中,再用100 mL量筒量取90.0 mL的水注入燒杯中,然後用玻璃棒攪拌使之溶解。
2.用濃硫酸配製1∶4的稀硫酸50 mL
用50 mL的量筒量取40.0 mL的水注入100 mL的燒杯中,再用10 mL 的量筒量取10.0 mL濃硫酸,然後沿燒杯內壁緩緩注入燒杯中,並用玻璃棒不停地攪拌。
三、物質的量濃度(c)
1.定義
單位體積溶液裡所含溶質B的物質的量。
[溶液中溶質B可能有多種,使用時務必指明B的種類,所以符號為cB或c(B)]
2.公式
c(溶質)=n(溶質)/V(溶液)
3.單位
mol/L、mol/m3等
4.注意事項
①公式中的V是溶液的體積,不是溶劑的體積,也不是溶質和溶劑的體積之和。
不能用溶劑的體積代替溶液的體積,尤其是固體、氣體溶於水,一般根據溶液的密度和質量進行計算。
②對於某濃度的溶液,取出任意體積的溶液,其濃度、密度、質量分數不變,但所含溶質的物質的量、質量則因體積不同而改變。
③溶質的濃度和離子的濃度不一定相同,要注意根據化學式具體分析計算。
5.溶於水後,正確判斷溶質
①能與水發生反應的物質,溶液的溶質為生成的新物質。
如Na、Na2O、Na2O2溶於水,溶質為NaOH。
②含結晶水的物質溶於水,溶質為無水成分。
如CuSO4·5H2O溶於水,溶質為CuSO4
6.有關物質的量濃度的計算
①定義準確,單位統一,靈活運用,不要死記公式。
物質的量濃度:
c(溶質)=n(溶質)/V(溶液)
溶質的物質的量:
n=N/NA=m/M(固 液 氣)
n=V/Vm(只限氣體)
溶質的質量分數:
w=100%×m(溶質)/m(溶液)
溶液密度:
ρ(溶液)=m(溶液)/V(溶液)
溶液質量:
m(溶液)=m(溶質)+m(溶劑)
溶解度(S):
一定溫度下,某固態物質在100g溶劑中達到飽和狀態時所溶解的溶質的質量。
飽和溶液質量分數:
w=100%×S/(S+100)
溶液稀釋前後溶質的物質的量不變:
c1v1=c2v2
②在進行物質的量濃度、質量分數、溶解度三者之間的轉換時,我們還可以運用假設法,使問題簡單化。
【例如】已知溶質的質量分數w,溶液的密度為ρ g·cm-3,溶質的摩爾質量為M g·mol-1,求物質的量濃度c。
我們可以假設溶液為1 L,所以溶液質量為1×1000×ρ g,溶質的質量為1×1000×ρ×w g,溶質的物質的量為 mol,這樣我們就很容易求出該溶液的物質的量濃度c= mol·L-1。
四、一定物質的量濃度溶液的配製
1.容量瓶的構造及使用
①容量瓶的構造
容量瓶上標有溫度、規格和刻度線。
常用規格有100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等。
②在使用前首先要檢查是否漏水。
具體操作如圖:
③檢查合格後,用蒸餾水洗滌乾淨。
【注意】容量瓶使用的四個「不能」
不能將固體或濃溶液直接在容量瓶中溶解或稀釋;
不能作為反應容器或用來長期貯存溶液;
不能將過冷或過熱的溶液轉移到容量瓶中;
不能配製任意體積的溶液,只能配製容量瓶上規定容積的溶液。
2.配製過程
(配製100 mL 1.00 mol·L-1NaCl溶液)
①計算:NaCl固體質量:5.85g。
②稱量:選擇靈敏度合適的天平稱取5.85gNaCl固體。
③溶解:將稱量好的NaCl固體放入燒杯中,加入適量(量筒)蒸餾水,用玻璃棒攪拌,使固體全部溶解。
④轉移:將恢復至室溫的NaCl溶液,用玻璃棒引流,注入100mL容量瓶中。
⑤洗滌:用少量蒸餾水洗滌燒杯內壁和玻璃棒2~3次,洗滌液通過玻璃棒注入容量瓶中。
⑥搖動:輕輕搖動容量瓶,使其混合均勻。
⑦定容:將蒸餾水注入容量瓶,當液面距離刻度線1~2cm時,改用膠頭滴管滴加蒸餾水至凹液面最低點與刻度線相切。
⑧搖勻:塞好瓶塞,反覆上下顛倒,搖勻。
⑨裝瓶:將配製好的溶液倒入試劑瓶中,並貼好標籤。
【溶液配製過程「四個數據」】
數據
要求或解釋
藥品的質量
實驗室中一般用託盤天平稱量固體藥品,而託盤天平只能精確到0.1 g,所以記錄數據時只能保留小數點後一位數字。如所需NaCl的質量為14.6 g,不能寫為14.60 g
容量瓶的規格
選擇容量瓶的規格時應該與所配溶液體積相等或稍大,如需用480 mL某溶液,則應該選擇500 mL容量瓶,計算所用溶質的量時,一定要以溶液總體積500mL為依據。
回答補充儀器的問題時應該註明容量瓶的規格,如回答「500 mL容量瓶」時,不能只回答「容量瓶」。
洗滌燒杯2~3次
移液時洗滌燒杯2~3次是為了確保溶質全部轉移入容量瓶中,否則會導致溶液濃度偏低。
液面距離刻度線1~2 cm
定容時,當液面距離容量瓶頸刻度線1~2 cm 時,改用膠頭滴管加蒸餾水,否則易導致液體體積超過刻度線,溶液濃度偏低。
3.3.
3.誤差分析
①依據:
依據公式,物質的量濃度的誤差由溶質的物質的量n和溶液的體積V引起。
誤差分析時,關鍵要看溶液配製過程中引起了n和V怎樣的變化。
【例如】
配製NaCl溶液時,將稱量好NaCl的固體放入小燒杯中溶解,未經冷卻立即轉移到容量瓶中並定容:偏大。
定容時仰視刻度線:偏小。
定容搖勻後,發現液面下降,繼續加水至刻度線:偏小。
定容搖勻後少量溶液外流:不影響。
容量瓶底原有少量蒸餾水:不影響。
②定容時,視線引起誤差的分析方法
仰視刻度線[圖(a)]
導致溶液體積偏大,結果偏低。
俯視刻度線[圖(b)]
導致溶液體積偏小,結果偏高。